James Webb! Γιατί είναι τόσο σημαντικό;

Τι είναι το τηλεσκόπιο James Webb και γιατί μιλάει όλος ο κόσμος για αυτό;

Το James Webb Space Telescope (JWST) εκτοξεύτηκε επιτέλους με τον Ariane 5 πύραυλο της Arianspace και σε περίπου ένα μήνα θα έχει φτάσει στον τελικό προορισμό του στο δεύτερο σημείο Lagrange, μία σταθερή τροχιά γύρω από τον Ήλιο η οποία ακολουθεί την τροχιά της Γης από απόσταση 1.5 εκατομμυρίων χιλιομέτρων. Η εκτόξευση του διαστημικού τηλεσκοπίου καλύφθηκε εκτενώς από τα μέσα όλου του πλανήτη, ακόμα κι αυτά που δεν ασχολούνται συνήθως με διαστημικά νέα, με αποτέλεσμα αρκετός κόσμος να ακούσει για πρώτη φορά για αυτό το περίφημο τηλεσκόπιο. Τί είναι όμως το JWST και γιατί είναι τόσο σημαντικό;

Ας μιλήσουμε καταρχάς για το ποιος είναι ο σκοπός του. Το JWST αποτελεί ουσιαστικά τον επιστημονικό διάδοχο του των διαστημικών τηλεσκοπίων Hubble και Spitzer. Θα μπορέσει να “δει” μακρύτερα και με μεγαλύτερη λεπτομέρεια στο σύμπαν, επιτρέποντας στους επιστήμονες να εξερευνήσουν κάθε φάση της κοσμικής ιστορίας, από το εσωτερικό του Ηλιακού συστήματος μέχρι τις πιο μακρινές γωνιές των παρατηρήσιμων γαλαξιών στο αρχαίο σύμπαν. Νέες και απροσδόκητες ανακαλύψεις θεωρούνται σίγουρες και θα βοηθήσει τον άνθρωπο να κατανοήσει τις απαρχές του σύμπαντος καθώς και τη θέση μας μέσα σε αυτό.

Η ιστορία του JWST ξεκινά το 1989, όταν αστρονόμοι και μηχανικοί κλήθηκαν να αποφασίσουν ποιες θα ήταν οι δυνατότητες του επόμενου διαστημικού παρατηρητηρίου που θα ερχόταν μετά το Hubble. Οι συζητήσεις κατέληξαν στο JWST το 1996 οπότε και ξεκίνησε η ανάπτυξή του. Οι αρχικές εκτιμήσεις έκαναν λόγο για εκτόξευση το 2007 και με ένα κόστος της τάξης του $1 δισεκατομμυρίου. Οι τεχνικές προκλήσεις όμως ήταν τεράστιες, αφού το JWST ήταν πολύ μεγάλο για να μεταφερθεί αυτούσιο από οποιοδήποτε πύραυλο διέθετε η ανθρωπότητα. Το 2011 η NASA προχώρησε σε μία ολική αναθεώρηση της αποστολής και αποφασίστηκε πως το τηλεσκόπιο έπρεπε να διπλώνει για να τοποθετηθεί στον πύραυλο. Η νέα ημερομηνία εκτόξευσης μεταφέρθηκε στο 2018 και το κόστος εκτοξεύθηκε στα $8.8 δις.

Οι δυσκολίες όμως είχαν μόλις ξεκινήσει, αφού η συναρμολόγηση και οι δοκιμές του τηλεσκοπίου ανέδειξαν νέα προβλήματα που έπρεπε να λυθούν και κάπως έτσι φτάσαμε στο σήμερα με το κόστος να αγγίζει τα $9.7 δισεκατομμύρια. Για την κατασκευή του συνεργάστηκαν χιλιάδες επιστήμονες, μηχανικοί και τεχνικοί από 14 χώρες για πάνω από 40 εκατομμύρια εργατοώρες.

Πάμε να δούμε όμως το ίδιο το τηλεσκόπιο. Το JWST είναι τεράστιο. Τα 18 κάτοπτρα τα οποία θα συλλέγουν το φως έχουν συνολικό μέγεθος 6.5 μέτρων. Για χάρη σύγκρισης, το κάτοπτρο του Hubble έχει μέγεθος μόλις 2.4 μέτρων. Χάρη στο μεγαλύτερο καθρέπτη, το JWST είναι από 10 έως 100 φορές πιο ευαίσθητο από το Hubble, επιτρέποντάς μας να εντοπίσουμε ακόμα και τα πιο αχνά αντικείμενα στον ουρανό. Μηχανικό θαύμα αποτελεί το γεγονός πως η ευθυγράμμιση των κατόπτρων έγινε με ακρίβεια 1/10.000 της διαμέτρου μίας ανθρώπινης τρίχας έτσι ώστε να λειτουργεί ως ένα ενιαίο κάτοπτρο. Επιπλέον, τα κάτοπτρα έχουν επενδυθεί με ένα στρώμα χρυσού 200 φορές λεπτότερο από ανθρώπινη τρίχα. Ο χρυσός θα επιτρέψει στο JWST να “βλέπει” την υπέρυθρη ακτινοβολία την οποία εκπέμπουν τα πιο απομακρυσμένα άστρα και γαλαξίες του σύμπαντος, ακόμα και 13.6 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά μας. Με το σύμπαν να έχει ηλικία 13.8 δισεκατομμυρίων ετών, αυτό σημαίνει πως τα αντικείμενα που θα δούμε δημιουργήθηκαν μόλις 100 έως 250 εκατομμύρια χρόνια μετά το Big Bang.

Επειδή όμως η υπέρυθρη ακτινοβολία σχετίζεται και με τη θερμότητα, χρειάζεται μία επιπλέον προστασία για να αποφύγει τις παρεμβολές. Οτιδήποτε με θερμοκρασία πάνω από το απόλυτο μηδέν εκπέμπει υπέρυθρη ακτινοβολία. Έτσι, πέρα από τη μεγάλη απόσταση από τη Γη και την προστασία που θα του προσφέρει η Γη κρύβοντας τον Ήλιο στο Lagrange 2 σημείο, Το JWST διαθέτει και μία θερμική ασπίδα η οποία αποτελείται από πέντε εξαιρετικά λεπτά φύλλα ενός υλικού που ονομάζεται Kapton. Το μέγεθος της ασπίδας έχει τις διαστάσεις ενός γηπέδου του τένις και μπορεί να αντανακλάσει τη θερμότητα του Ήλιου. Το εξωτερικό στρώμα περιορίζει τη θερμοκρασία στους 125 βαθμούς Κελσίου και κάθε επίπεδο από τα πέντε μειώνει διαδοχικά τη θερμοκρασία, με το τελευταίο να την περιορίζει στους -235 βαθμούς Κελσίου, επιτρέποντας στο JWST να λειτουργεί στους 60 Κέλβιν.

Η εκτόξευση του JWST ήταν μόνο η αρχή. Η ομάδα εδάφους θα…τρώει τα νύχια της από την αγωνία για τον επόμενο μήνα, καθώς θα ξεκινήσει η περίπλοκη διαδικασία “ξεδιπλώματος” του τηλεσκοπίου. Αρχικά θα αναπτυχθούν τα ηλιακά του πάνελ για να τροφοδοτηθεί με ενέργεια το τηλεσκόπιο. Την επόμενη μέρα θα αναπτυχθεί η κεραία επικοινωνίας με τη Γη και από εκεί και πέρα το ξεδίπλωμα της ηλιακής ασπίδας θα διαρκέσει αρκετές μέρες. Αν όλα πάνε καλά, το τηλεσκόπιο θα αναπτύξει πλήρως το κύριο κάτοπτρο. Η όλη διαδικασία θα διαρκέσει δύο εβδομάδες και το JWST θα πυροδοτήσει τους κινητήρες του για να τοποθετηθεί στην τελική τροχιά του. Έπειτα, θα χρειαστεί λίγος χρόνος για να ψυχθεί το τηλεσκόπιο και τους επόμενους μήνες οι μηχανικοί θα ξεκινήσουν τις δοκιμές των οργάνων για να σιγουρευτούν πως όλα λειτουργούν σωστά. Οι πρώτες εικόνες που θα μας κόψουν την ανάσα, αναμένονται προς το καλοκαίρι.

Αν όλα πάνε καλά, το JWST θα πάει την αστροφυσική σε ένα νέο επίπεδο και θα μάθουμε πράγματα για το σύμπαν που ούτε καν φανταζόμασταν.

Πηγή: https://unboxholics.com/